發(fā)布時間：2017-07-03 18:23

  本文關(guān)鍵詞：基于晶粒勻細化雙目標的耐熱合金電鐓工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 電鐓 神經(jīng)網(wǎng)絡 晶粒度 多目標優(yōu)化 有限元模擬

【摘要】：本文主要以電鐓過程晶粒均勻細化為目標對電鐓工藝參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計,為實際電鐓生產(chǎn)減少產(chǎn)品微觀缺陷提供理論依據(jù)。首先利用3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金等溫壓縮實驗真實應力應變數(shù)據(jù)建立了該材料高溫塑性變形過程流變應力BP神經(jīng)網(wǎng)絡本構(gòu)模型。結(jié)合電-熱-力耦合有限元分析方法和材料動態(tài)再結(jié)晶和晶粒長大過程數(shù)學模型構(gòu)建3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金電鐓工藝宏微觀多尺度有限元定量分析平臺。根據(jù)有限元分析結(jié)果,采用響應曲面法建立電鐓工藝參數(shù)與晶粒大小及其分布狀態(tài)定量指標的動態(tài)響應關(guān)系,利用遺傳算法對電鐓工藝晶粒均勻細化雙目標進行了工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。研究結(jié)果對合理制定和優(yōu)化電鐓工藝參數(shù)具有重要的理論指導意義和實際應用價值。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)在溫度為930℃~1130℃、應變速率為0.01 s-1~10 s-1的變形條件下對3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金進行等溫壓縮實驗,并利用實驗獲得的真實應力應變數(shù)據(jù),建立了3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金高溫塑性變形過程流變應力BP神經(jīng)網(wǎng)絡本構(gòu)模型。(2)通過MSC.Marc有限元分析軟件自帶的電-熱-力耦合分析平臺,結(jié)合3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金變形過程動態(tài)再結(jié)晶及晶粒長大數(shù)學模型,建立了電鐓過程電-熱-力耦合宏微觀多尺度有限元定量分析平臺,對電鐓過程坯料宏觀溫度分布、變形狀態(tài)以及微觀晶粒尺寸大小及晶粒分布狀態(tài)進行了定性與定量的研究。(3)采用四因素Box-Behnken試驗設(shè)計方法設(shè)計有限元模擬方案,基于有限元分析結(jié)果,采用響應曲面法建立了電鐓過程加熱電流、夾持長度、鐓粗力、砧子缸后退速度等主要工藝參數(shù)與晶粒度與晶粒分布不均勻度之間的動態(tài)響應關(guān)系。以所建立的兩個響應曲面模型作為目標函數(shù),采用多目標遺傳算法進行多目標優(yōu)化求解,對電鐓工藝參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計,根據(jù)工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果,提出一套基于晶粒勻細化目標的電鐓工藝參數(shù)方案。(4)基于優(yōu)化工藝參數(shù)方案,完成了電鐓件的試制實驗,經(jīng)過金相分析,將實驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進行對比,驗證了工藝優(yōu)化方案的可靠性以及電鐓工藝宏微觀多尺度有限元定量分析方法的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：電鐓 神經(jīng)網(wǎng)絡 晶粒度 多目標優(yōu)化 有限元模擬
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題背景8-9
• 1.2 電鐓工藝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 電鐓工藝研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 電鐓工藝數(shù)值模擬研究概況10-11
• 1.3 材料本構(gòu)模型研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 金屬塑性成形過程晶粒勻細化控制研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 課題研究的意義及主要內(nèi)容13-16
• 1.5.1 課題研究的意義13
• 1.5.2 課題研究的主要內(nèi)容13-16
• 2 電鐓工藝及電-熱-力耦合宏微觀多尺度分析基本理論16-24
• 2.1 電鐓工藝基本理論分析16-18
• 2.1.1 電鐓工藝基本原理16-17
• 2.1.2 電鐓工藝特點17
• 2.1.3 影響電鐓成形質(zhì)量的因素17-18
• 2.2 金屬塑性變形過程動態(tài)再結(jié)晶及晶粒長大理論分析18-19
• 2.3 剛塑性有限元法理論分析19-21
• 2.4 電-熱-力耦合宏微觀多尺度分析方法21-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的 3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金本構(gòu)模型24-36
• 3.1 引言24-25
• 3.2 3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金等溫壓縮實驗25-27
• 3.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡的建立27-30
• 3.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡輸入輸出變量設(shè)計27-28
• 3.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡訓練參數(shù)設(shè)置28-29
• 3.3.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡隱含層個數(shù)及其節(jié)點數(shù)的確定29-30
• 3.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡性能評價30-32
• 3.5 應力應變數(shù)據(jù)的擴展32-34
• 3.6 本章小結(jié)34-36
• 4 電鐓過程宏微觀多尺度有限元模擬分析36-46
• 4.1 電鐓過程宏微觀多尺度有限元分析模型36-40
• 4.1.1 電鐓有限元模型的建立36-37
• 4.1.2 材料屬性的設(shè)置37-38
• 4.1.3 初始及邊界條件的定義38-39
• 4.1.4 電鐓工藝參數(shù)設(shè)置39-40
• 4.2 電鐓過程宏微觀多尺度有限元模擬結(jié)果分析40-45
• 4.2.1 電鐓變形過程分析40-43
• 4.2.2 電鐓過程坯料晶粒尺寸分布場分析43-45
• 4.3 本章小結(jié)45-46
• 5 電鐓過程晶粒勻細化雙目標優(yōu)化運行46-62
• 5.1 優(yōu)化模型的建立46-55
• 5.1.1 響應曲面法46
• 5.1.2 試驗設(shè)計46-48
• 5.1.3 試驗方案48-49
• 5.1.4 響應曲面擬合與實用性評估49-55
• 5.2 電鐓過程晶粒勻細化目標優(yōu)化運行55-60
• 5.2.1 電鐓過程晶粒勻細化雙目標優(yōu)化數(shù)學模型55-56
• 5.2.2 基于遺傳算法的優(yōu)化模型求解56-60
• 5.3 本章小結(jié)60-62
• 6 電鐓件試制實驗研究62-68
• 6.1 實驗研究62-63
• 6.1.1 實驗試樣及裝置62-63
• 6.1.2 電鐓件試制流程63
• 6.2 結(jié)果與討論63-67
• 6.3 本章小結(jié)67-68
• 7 結(jié)論與展望68-70
• 7.1 結(jié)論68-69
• 7.2 展望69-70
• 致謝70-72
• 參考文獻72-78
• 附錄78
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄78
• B. 作者在攻讀學位期間參與科研項目及成果目錄78

【參考文獻】

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本文編號：514745